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微反应加氢技术之二-H-FLOW全自动加氢反应仪在脱苄基反应中的应用

2020-07-22 16:14 390

01
实验背景

在药品和精细化学品的生产中,经常需要对醇和胺等官能团进行保护和脱保护。脱保护反应的研究不仅决定了合成的成败,而且也会影响反应能否继续进行,因此是合成反应中及其重要的环节。苄基是重要的有机官能团保护基团,在一定条件下相对稳定,易在温和条件下脱去。据估计,超过1000种药物合成过程中需进行脱苄基反应。因此,寻求绿色环保、高收率的脱苄基工艺迫在眉睫。

脱苄基图1.jpg

传统的脱苄基反应是在釜式反应器中进行的,用于反应的多为NaBH4AlCl3或三氟甲磺酸这种路易斯酸催化剂,增添了分离和纯化的步骤,还产生了大量的还原性废水。并且釜式反应器的传质效率较低,往往需要反应十几个小时,长时间的高温高压条件还容易引发安全事故。因此澳门太阳集团急需开发出一种绿色环保,安全高效的新工艺。


H-FLOW全自动加氢反应仪就是为了解决加氢反应过程遇到的难题而开发的智能化设备。它的原子利用率较高,反应器内的物质混合充分,需要长达十几个小时的脱苄基反应过程仅需几分钟即可反应完成。催化剂可固定在反应床内,长时间保持活性,不会产生还原性废弃物。H-FLOW是实现脱苄基反应工艺绿色安全的创新型设备。

487-426加氢.jpg




02
实验案例

反应案例1-普萘洛尔中间体的脱cbz反应

普萘洛尔可用于治疗多种原因所致的心律失常、心绞痛、高血压等疾病。在传统的釜式反应器内,它的中间体产物在脱除cbz反应时产率仅为33%。在微反应器内使用10% Pd/C作催化剂,乙醇作溶剂,H2压力为15 bar,流速1 mL/min,室温下反应可以获得75%的产率。与传统釜式反应器相比,H-FLOW具有更高的气液比表面积和传质系数,使得较难发生的反应变得容易发生,产率大大提高。

脱苄基图2.jpg

图(a)普萘洛尔中间体在微反应器内的脱cbz反应


反应案例2-DHPMS的脱苄基反应

3,4-二氢嘧啶-2-酮衍生物(DHPMS)具有钙拮抗、降压和抗癌等活性,可作为研制抗癌药物的先导物。澳门太阳集团在表(1)中比较了DHPMS在传统反应方式、微波辅助、H-FLOW这种连续加氢反应器内的结果。

传统反应方式使用5% Pd/C作催化剂,甲酸铵作为氢源,5 mmol的原料在室温25℃下反应8-10 h,得到的脱苄基产物的产率在60%左右。

使用微波辅助进行反应,采用5% Pd/C作催化剂,甲酸铵作为氢源,0.5 mmol的原料被微波加热到120℃下反应20 min,得到的脱苄基产物的产率同样在60%左右。

使用连续加氢反应器进行反应,采用5% Pd/C作催化剂,电解水产生的H2作为氢源,原料浓度0.025 M,液体流速1 mL/min,在40-45℃下反应几分钟即可转换完全,脱苄基产物的产率最高达到95%

相比于其他两种反应方式,连续加氢反应器使用更加清洁的H2作为氢源,节省了分离纯化的步骤,降低了成本。它的传质效率更高,反应更加迅速,长达十几个小时的反应可在几分钟内完全转化。对于物料的处理能力上来说,相同的反应时间下,它是传统方式和微波辅助的几倍,并且能够源源不断的进行生产。它的反应条件更加温和,避免了长时间反应和高温的条件,安全性得到了保障。

脱苄基图3.jpg

图(b)DHPMS的脱苄基反应


脱苄基图4.jpg

表(1DHPMS在传统反应方式、微波辅助、连续加氢反应器内的脱苄基反应

rt-传统反应方式;MW-微波辅助;CF-连续加氢反应器)


03
实验总结

H-FLOW全自动加氢反应仪是更加智能便捷的微反应器系统,它能够使加氢反应更加快速、高效。H-FLOW适用于脱苄基和苄氧羰基等保护基团,以脱苄基反应为例,它能够缩短反应时间,使得较难发生的反应能够快速高效的进行,并且大大提高了产率。使用H2这种清洁原料,减少了还原性废水的处理,对环境更加友好。反应条件更加温和,安全性有了保障。


H-FLOW同样适用于其它无固体产生的气液反应,澳门太阳集团会在以后的文章里逐一先容。



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